JP6171475B2 - 振動片の製造方法 - Google Patents
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Description
図1は一実施形態に係るジャイロセンサー11の構成を概略的に示す。ジャイロセンサー11は例えば箱形の容器12を備える。容器12は容器本体13および蓋材14を備える。容器本体13の開口は蓋材14で気密に塞がれる。容器12の内部空間は例えば真空に封止されることができる。容器12は剛体として機能する。少なくとも蓋材14は導体から形成されることができる。蓋材14が接地されれば、蓋材14は電磁波に対してシールド効果を発揮することができる。
次にジャイロセンサー11の動作を簡単に説明する。図7に示されるように、角速度の検出にあたって第1振動腕27a、27bの駆動振動モードが確立される。第2振動腕27a、27bで振動が励起される。振動の励起にあたって振動片15には第1駆動端子45および第2駆動端子46から駆動信号が入力される。その結果、第1駆動電極41a、41bと第2駆動電極42a、42bとの間で振動片15の本体17に電界が作用する。特定の周波数の波形が入力されることで、第2振動腕27a、27bは第1基準平面RP1および第2基準平面RP2の間で屈曲振動する。すなわち、第2振動腕27a、27bは、回転軸29を含み第1および第2基準平面RP1、RP2に平行な仮想平面(以下、単に「仮想平面」という)の面内方向に隣同士で互いに逆向きに振動する。こうして第2振動腕27a、27bは相互に離れたり相互に近づいたりを繰り返す。
本発明者は振動片15の検出感度を検証した。検証にあたってコンピューターソフトウェアに基づきシミュレーションが実施された。シミュレーション上で振動片15の解析モデルが構築された。解析モデルに基づきモーダル解析が実施された。第1振動腕26a、26b上の信号電極47a、48aから交流電流が供給された。解析モデルでは交流電流の供給に応じて第1振動モードおよび第2振動モードが設定された。第1振動モードおよび第2振動モードでそれぞれクリスタルインピーダンス(CI)が算出された。その結果、図10に示されるように、第1振動モード時のクリスタルインピーダンスCI1に対する第2振動モード時のクリスタルインピーダンスCI2の比率R=CI2/CI1が「1.0」に設定されると、検出感度の最大感度が得られることが見出された。加えて、振動片15が0.15〜6.0の間にクリスタルインピーダンスの比率R=CI2/CI1を示すと、角速度の検出感度は最大感度に対して50%以上の感度に確保されることが見出された。振動片15が0.3〜3.0の間にクリスタルインピーダンスの比率Rを示すと、角速度の検出感度は最大感度に対して70%以上の感度に確保されることが見出された。振動片15が0.55〜1.8の間にクリスタルインピーダンスの比率R=CI2/CI1を示すと、角速度の検出感度は最大感度に対して90%以上の感度に確保されることが見出された。
ジャイロセンサー11の製造にあたって振動片15が製造される。水晶体から振動片15の本体17が削り出される。本体17上には導電膜18が形成される。導電膜18は設計通りのパターンで形成される。導電膜18の形成にあたって例えばフォトリソグラフィ技術が用いられることができる。ここでは、振動片15の設計にあたってクリスタルインピーダンスの比率Rは調整される。
図11は第2実施形態に係る振動片15aの一部を示す。この振動片15aでは基部25側で第1振動腕26a、26bの表面に膜体63が形成される。膜体63は例えばニッケルなどの金属材料から形成される。その他、膜体63は絶縁材料から形成されてもよい。ただし、膜体63が金属材料から形成される場合には膜体63は信号電極47a、48aおよびグラウンド電極47b、48bから電気的に切り離される。膜体63は第1振動腕26a、26bの表面に重ねられ固定される。膜体63は第1振動腕26a、26bの付け根から自由端に向かって広がる。膜体63は基部25の表面まで連続してもよい。膜体63は第1振動腕26a、26bの付け根で剛性を高めることができる。膜体63の大きさや厚みは要求される剛性の調整幅に応じて決定されればよい。その他、振動片15aの構成は前述の第1実施形態に係る振動片15と同一に構成されることができる。この振動片15aでは膜体63に基づきクリスタルインピーダンスの比率Rは所定の値に設定されることができる。こうした設定にあたって膜体63の大きさや厚み、形成位置は調整される。膜体63は電解めっきや無電解めっき、蒸着その他の方法で形成されることができる。こうして膜体63の付加に応じてクリスタルインピーダンスの比率Rは調整されることができる。所望の振動片15aは製造されることができる。
図12は第3実施形態に係る振動片15bの一部を示す。この振動片15bでは基部25側で第1振動腕26a、26bの表面に膜体64が形成される。膜体64は膜体63と同様に構成されることができる。膜体64に隣接して第1振動腕26a、26bの表面には除去痕65が形成される。除去痕65の大きさは要求される剛性の調整幅に応じて決定される。その他、振動片15bの構成は前述の第1実施形態に係る振動片15と同一に構成されることができる。この振動片15bでは膜体64に基づきクリスタルインピーダンスの比率Rは所定の値に設定されることができる。
まず、第2実施形態に係る振動片15aが製造される。このとき、膜体63の大きさは剛性の調整幅の最大値に基づき決定される。振動片15aは容器本体13内に固着される。振動片15aはICチップ16に電気的に接続される。前述と同様に、振動片15aで第1振動モード時のクリスタルインピーダンスCI1に対する第2振動モード時のクリスタルインピーダンスCI2の比率R=CI2/CI1が算出される。算出された比率Rが所定の数値範囲に収まれば、容器本体13の開口は蓋材14で気密に塞がれる。容器12の内部空間は封止される。ジャイロセンサー11の製造は完了する。
図13は電子機器の一具体例としてのスマートフォン201を概略的に示す。スマートフォン201には振動片15、15a、15b、15d〜15fを有するジャイロセンサー11が組み込まれる。ジャイロセンサー11はスマートフォン201の姿勢を検出することができる。いわゆるモーションセンシングが実施される。ジャイロセンサー11の検出信号は例えばマイクロコンピューターチップ(MPU)202に供給されることができる。MPU202はモーションセンシングに応じて様々な処理を実行することができる。その他、こういったモーションセンシングは、携帯電話機、携帯型ゲーム機、ゲームコントローラー、カーナビゲーションシステム、ポインティングデバイス、ヘッドマウンティングディスプレイ、タブレットパソコン等の電子機器で利用されることができる。モーションセンシングの実現にあたってジャイロセンサー11は組み込まれることができる。
Claims (3)
- 基部と、前記基部から第1方向に沿って延びている第1および第2検出用振動腕と、前記基部から前記第1方向と反対向きの第2方向に沿って延びている第1および第2駆動用振動腕とを備え、前記第1および前記第2検出用振動腕は、前記第1方向と交わる第3方向に沿って並んで配置され、前記第1および前記第2駆動用振動腕は、前記第3方向に沿
って並んで配置されている振動片に対して、前記第1および第2検出用振動腕に通電し、前記第1および前記第2駆動用振動腕を前記第1方向および前記第3方向を含む面と交わる面外方向に沿って互いに逆向きに屈曲振動させる第1振動と、前記第1および前記第2検出用振動腕を前記第1振動と逆位相で前記面外方向に沿って互いに逆向きに屈曲振動させる第2振動と、を含む第1振動モードを前記振動片に励起させ、前記第1振動モードのクリスタルインピーダンスCI1を測定する工程と、
前記振動片に対して、前記検出用振動腕に通電し、前記第1および前記第2駆動用振動腕を前記面外方向に沿って互いに逆向きに屈曲振動させる第3振動と、前記第1および前記第2検出用振動腕を前記第3振動と同位相で前記面外方向に沿って互いに逆向きに屈曲振動させる第4振動と、を含む第2振動モードを前記振動片に励起させ、前記第2振動モードのクリスタルインピーダンスCI2を測定する工程と、
前記第1振動モードのクリスタルインピーダンスCI1に対する第2振動モードのクリスタルインピーダンスCI2の比率R=CI2/CI1を算出し前記振動片の適否判定を行う工程と
を備えることを特徴とする振動片の製造方法。 - 請求項1に記載の振動片の製造方法において、前記検出用振動腕の表面に膜体を形成する工程をさらに備えることを特徴とする振動片の製造方法。
- 請求項2に記載の振動片の製造方法において、前記検出用振動腕の表面に形成される膜体を除去する工程をさらに備えることを特徴とする振動片の製造方法。
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